Können mittels Digitaler Transformation und KI die deutschen Klimaziele 2030 erreicht werden?
Laut einer im Januar 2024 veröffentlichten repräsentativen Umfrage der Bitkom sind 79 Prozent der Unternehmen der Ansicht, dass KI eine Chance bietet, dem Klimawandel aktiv entgegenzutreten. Mehr als 500 Unternehmen nahmen an der Umfrage teil. Bitkom hat sich dieser Frage erneut in ihrer neusten Studie „Klimaeffekte der Digitalisierung 2.0“ gestellt. Dazu wurden die fünf Hauptwirtschaftssektoren analysiert, die zusammen mehr als 99 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen in Deutschland ausmachen: der Energie-, Gebäude- und Industrie- sowie der Landwirtschafts- und Verkehrssektor. (Stand: Februar 2024)
Die Studie analysiert potenzielle Einsparungen durch digitale Technologien und KI von Emissionen anhand dreier Szenarien: In einem pessimistischen Szenario verläuft der Ausbau der erneuerbaren Energie in dem Tempo, wie in den letzten fünf Jahren. In einem optimistischen Szenario wird eine 85-prozentige Deckung des Strombedarfs durch erneuerbare Energien angenommen. Und das dritte mittlere Szenario simuliert einen „moderaten Ausbau klimafreundlicher Energieträger“ so die Autor*innen der Studie. Die Entwicklung der Digitalisierung und der Stromversorgung wird dabei als maßgebliche Einflussfaktoren betrachtet. Darüber hinaus diskutiert die Studie die damit verbundenen Herausforderungen und Chancen.
Smart Grids und KI: Treiber für eine nachhaltige Energiezukunft
Im Energiesektor können digitale Technologien bis zu 8,7 Prozent zur Erreichung der Klimaziele 2030 beitragen. Besonders Smart Grids und smarte Erzeugung erneuerbarer Energien spielen hierbei eine wichtige Rolle. Smart Grids schaffen intelligente Stromnetze, indem konventionelle Energieinfrastrukturen mit digitaler Technologie und automatisierter Kontrolle verbunden werden. Künstliche Intelligenz spielt hierbei eine entscheidende Rolle, indem sie große Mengen an Netzdaten analysiert, um daraus Muster zu erkennen. Auf dieser Grundlage können präzise Prognosen erstellt und automatisierte Entscheidungen für die Optimierung des Netzbetriebs und die Behebung von Störungen getroffen werden. Zusätzlich ermöglicht KI in der intelligenten Erzeugung erneuerbarer Energien zum Beispiel die Anpassung des optimalen Anstellwinkels der Rotorblätter bei Windrädern und der Ausrichtung der Anlagen zum Wind mithilfe von Algorithmen. Mittels KI können demnach Energielasten gezielt reguliert sowie gesteuert werden, wodurch Emissionen reduziert und die Effizienz des Energiesystems gesteigert werden.
Innovative Gebäudesteuerung: Wie digitale Technologien und KI den Energie- und Ressourcenverbrauch optimieren
Auch im Gebäudesektor können Digitale Technologien bis zu 9,4 Prozent zur Erreichung der Klimaziele beitragen. KI-Algorithmen und maschinelles Lernen unterstützen dabei, indem sie durch die Vorhersage des Nutzerverhaltens eine individuelle Steuerung der Gebäude gewährleisten.
Insofern tragen Smart-Home-Systeme und vernetzte Gebäude, die die Nutzung digitaler Technologien zur Überwachung und Automatisierung von Prozessen in gewerblichen Gebäuden wie Bürokomplexen nutzen, auch hier zu einer verbesserten Effizienz und zu einem Energie- und Ressourceneinsparungspotenzial bei; insbesondere in den Bereichen Beleuchtung, Heizung und Klimatisierung.
KI-Systeme unterstützen eine nachhaltige Produktion im Industriesektor
Im Industriesektor können digitale Technologien und KI bis zu 4,8 Prozent zur Emissionsreduzierung beitragen. Entscheidende Lösungen seien dabei laut der Studie die Automatisierung und der Einsatz von digitalen Zwillingen. Durch die Integration von Internet of Things (IoT), Cloud Computing und KI können Produktionsprozesse optimiert werden. Das führt nicht nur zu einer verbesserten Produktqualität und erhöhten Flexibilität in der Produktion, sondern ermöglicht auch eine vorausschauende Wartung. Dies wiederum trägt zu einer gesteigerten Effizienz bei der Nutzung von Ressourcen und Energie bei.
Herausforderungen der digitalen Technologien und KI: CO2-Fußabdruck und Rebound-Effekte
Die Betrachtung des CO2-Fußabdrucks digitaler Technologien offenbart eine wichtige Erkenntnis: Ihr Ausmaß hängt maßgeblich von der Geschwindigkeit des Ausbaues erneuerbarer Energien ab. Insbesondere Rechenzentren und Netzinfrastrukturen sind als große Energieverbraucher bekannt. Daher mahnt Bitkom-Hauptgeschäftsführer Dr. Bernhard Rohleder: „Rechenzentren müssen in Deutschland von 2027 an CO2-neutral betrieben werden“.
Denn die die potenziellen Rebound-Effekte bei der Implementierung digitaler Technologien sind nicht zu vernachlässigen. Eine gesteigerte Effizienz kann zu einer vermehrten Nutzung führen, was die möglichen Einsparungen beeinträchtigen bzw. dazu führen könnte, dass der Einspareffekt wieder aufgehoben wird.
Die Studie zeigt jedoch, dass auch nach der Berücksichtigung dieser Herausforderungen die digitale Transformation und KI bedeutende Chancen für die Reduzierung von CO2-Emissionen bringt. Durch gezielte Investitionen und eine umfassende Integration digitaler Technologien können die Klimaziele für 2030 in Deutschland erreicht werden. Dabei ist es entscheidend, die bestehenden Herausforderungen anzugehen, um die Potenziale maximal auszuschöpfen.
Die ganze Studie und die Potenziale von digitalen Technologien und KI im Verkehrs- sowie Landwirtschaftssektor für die Erreichung der deutschen Klimaziele 2030 finden Sie hier.
Digitaler Zwilling und Ressourceneinsparung: Wie KMU von KI profitieren
Im Rahmen der KI-Pilotprojekte des Green-AI Hub Mittelstand wird Künstliche Intelligenz gezielt eingesetzt, um die Ressourceneffizienz in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu verbessern.
Ein Beispiel hierfür ist das Pilotprojekt der Kübler GmbH. Es demonstriert besonders gut, wie der Einsatz eines digitalen Zwillings ein beträchtliches Einsparpotenzial für zukünftige und bestehende Anlagen freisetzen kann. So werden durch die Nutzung des Digitalen Zwillings Überdimensionierungen identifiziert und die technische Abstimmung einzelner Anlagenkomponenten optimiert. Das führt zu erheblichen Ressourceneinsparungen. Darüber hinaus werden im Pilotprojekt die Hallenheizungen im Kontext eines ganzheitlichen Ansatzes (Smart Living, Smart City und Industrie 4.0) betrachtet. Dabei werden andere Sensoren und Informationsquellen wie beispielsweise die Hallenaktivität in die Analyse mit einbezogen (gemeinsamer Dataspace).
Ausgewählte KMU haben die Möglichkeit, an KI-Pilotprojekten teilzunehmen und für ein halbes Jahr kostenfrei auf die Expertise des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) zuzugreifen. Die erzielten Ergebnisse dieser Projekte werden anschließend als Open-Source-Lösung der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Treten Sie dafür ganz einfach über unser Kontaktformular oder per E-Mail mit uns in den Kontakt.